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list 由双向链表(doubly linked list)实现而成,元素也存放在堆中,每个元素都是放在一块内存中,他的内存空间可以是不连续的,通过指针来进行数据的访问,这个特点使得它的随机存取变得非常没有效率,因此它没有提供 [] 操作符的重载。 但是由于链表的特点,它可以很有效率的支持任意地方的插入和删除操作。

二、定义及初始化

使用之前必须加相应容器的头文件:

#include <list> // list属于std命名域的,因此需要通过命名限定,例如using std::list;

定义的代码如下:

list<int> a; // 定义一个int类型的列表a
list<int> a(10); // 定义一个int类型的列表a,并设置初始大小为10
list<int> a(10, 1); // 定义一个int类型的列表a,并设置初始大小为10且初始值都为1
list<int> b(a); // 定义并用列表a初始化列表b
deque<int> b(a.begin(), ++a.end()); // 将列表a中的第1个元素作为列表b的初始值

除此之外,还可以直接使用数组来初始化向量:

int n[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
list<int> a(n, n + 5); // 将数组n的前5个元素作为列表a的初值

三、基本操作

3.1 容量函数

  • 容器大小:lst.size();
  • 容器最大容量:lst.max_size();
  • 更改容器大小:lst.resize();
  • 容器判空:lst.empty();
  • #include <iostream>
    #include <list>
    using namespace std;
    int main(int argc, char* argv[])
    	list<int> lst;
    	for (int i = 0; i<6; i++)
    		lst.push_back(i);
    	cout << lst.size() << endl; // 输出:6
    	cout << lst.max_size() << endl; // 输出:357913941
    	lst.resize(0); // 更改元素大小
    	cout << lst.size() << endl; // 输出:0
    	if (lst.empty())
    		cout << "元素为空" << endl; // 输出:元素为空
    	return 0;
    

    3.2 添加函数

  • 头部添加元素:lst.push_front(const T& x);
  • 末尾添加元素:lst.push_back(const T& x);
  • 任意位置插入一个元素:lst.insert(iterator it, const T& x);
  • 任意位置插入 n 个相同元素:lst.insert(iterator it, int n, const T& x);
  • 插入另一个向量的 [forst,last] 间的数据:lst.insert(iterator it, iterator first, iterator last);
  • #include <iostream>
    #include <list>
    using namespace std;
    int main(int argc, char* argv[])
    	list<int> lst;
    	// 头部增加元素
    	lst.push_front(4);
    	// 末尾添加元素
    	lst.push_back(5);
    	// 任意位置插入一个元素
    	list<int>::iterator it = lst.begin();
    	lst.insert(it, 2);
    	// 任意位置插入n个相同元素
    	lst.insert(lst.begin(), 3, 9);
    	// 插入另一个向量的[forst,last]间的数据
    	list<int> lst2(5, 8);
    	lst.insert(lst.begin(), lst2.begin(), ++lst2.begin());
    	// 遍历显示
    	for (it = lst.begin(); it != lst.end(); it++)
    		cout << *it << " "; // 输出:8 9 9 9 2 4 5
    	cout << endl;
    	return 0;
    

    3.3 删除函数

  • 头部删除元素:lst.pop_front();
  • 末尾删除元素:lst.pop_back();
  • 任意位置删除一个元素:lst.erase(iterator it);
  • 删除 [first,last] 之间的元素:lst.erase(iterator first, iterator last);
  • 清空所有元素:lst.clear();
  • #include <iostream>
    #include <list>
    using namespace std;
    int main(int argc, char* argv[])
    	list<int> lst;
    	for (int i = 0; i < 8; i++)
    		lst.push_back(i);
    	// 头部删除元素
    	lst.pop_front();
    	// 末尾删除元素
    	lst.pop_back();
    	// 任意位置删除一个元素
    	list<int>::iterator it = lst.begin();
    	lst.erase(it);
    	// 删除[first,last]之间的元素
    	lst.erase(lst.begin(), ++lst.begin());
    	// 遍历显示
    	for (it = lst.begin(); it != lst.end(); it++)
    		cout << *it << " "; // 输出:3 4 5 6
    	cout << endl;
    	// 清空所有元素
    	lst.clear();
    	// 判断list是否为空
    	if (lst.empty())
    	cout << "元素为空" << endl; // 输出:元素为空
    	return 0;
    

    3.4 访问函数

  • 访问第一个元素:lst.front();
  • 访问最后一个元素:lst.back();
  • #include <iostream>
    #include <list>
    using namespace std;
    int main(int argc, char* argv[])
    	list<int> lst;
    	for (int i = 0; i < 6; i++)
    		lst.push_back(i);
    	// 访问第一个元素
    	cout << lst.front() << endl; // 输出:0
    	// 访问最后一个元素
    	cout << lst.back() << endl; // 输出:5
    	return 0;
    

    3.5 其他函数

  • 多个元素赋值:lst.assign(int nSize, const T& x); // 类似于初始化时用数组进行赋值
  • 交换两个同类型容器的元素:swap(list&, list&); 或 lst.swap(list&);
  • 合并两个列表的元素(默认升序排列):lst.merge();
  • 在任意位置拼接入另一个list:lst.splice(iterator it, list&);
  • 删除容器中相邻的重复元素:lst.unique();
  • #include <iostream>
    #include <list>
    using namespace std;
    int main(int argc, char* argv[])
    	// 多个元素赋值s
    	list<int> lst1;
    	lst1.assign(3, 1);
    	list<int> lst2;
    	lst2.assign(3, 2);
    	// 交换两个容器的元素
    	// swap(lst1, lst2); // ok
    	lst1.swap(lst2);
    	// 遍历显示
    	cout << "交换后的lst1: ";
    	list<int>::iterator it;
    	for (it = lst1.begin(); it!=lst1.end(); it++)
    		cout << *it << " "; // 输出:2 2 2
    	cout << endl;
    	// 遍历显示
    	cout << "交换后的lst2: ";
    	for (it = lst2.begin(); it != lst2.end(); it++)
    		cout << *it << " "; // 输出:1 1 1
    	cout << endl;
    	list<int> lst3;
    	lst3.assign(3, 3);
    	list<int> lst4;
    	lst4.assign(3, 4);
    	// 合并两个列表的元素
    	lst4.merge(lst3); // 不是简单的拼接,而是会升序排列
    	cout << "合并后的lst4: ";
    	for (it = lst4.begin(); it != lst4.end(); it++)
    		cout << *it << " "; // 输出:3 3 3 4 4 4
    	cout << endl;
    	list<int> lst5;
    	lst5.assign(3, 5);
    	list<int> lst6;
    	lst6.assign(3, 6);
    	// 在lst6的第2个元素处,拼接入lst5
    	lst6.splice(++lst6.begin(), lst5);
    	cout << "拼接后的lst6: ";
    	for (it = lst6.begin(); it != lst6.end(); it++)
    		cout << *it << " "; // 输出:6 5 5 5 6 6
    	cout << endl;
    	// 删除容器中相邻的重复元素
    	list<int> lst7;
    	lst7.push_back(1);
    	lst7.push_back(1);
    	lst7.push_back(2);
    	lst7.push_back(2);
    	lst7.push_back(3);
    	lst7.push_back(2);
    	lst7.unique();
    	cout << "删除容器中相邻的重复元素后的lst7: ";
    	for (it = lst7.begin(); it != lst7.end(); it++)
    		cout << *it << " "; // 输出:1 2 3 2
    	cout << endl;
    	return 0;
    

    四、迭代器与算法

    1. 迭代器

  • 开始迭代器指针:lst.begin();
  • 末尾迭代器指针:lst.end(); // 指向最后一个元素的下一个位置
  • 指向常量的开始迭代器指针:lst.cbegin(); // 意思就是不能通过这个指针来修改所指的内容,但还是可以通过其他方式修改的,而且指针也是可以移动的。
  • 指向常量的末尾迭代器指针:lst.cend();
  • 反向迭代器指针,指向最后一个元素:lst.rbegin();
  • 反向迭代器指针,指向第一个元素的前一个元素:lst.rend();
  • #include <iostream>
    #include <list>
    using namespace std;
    int main(int argc, char* argv[])
    	list<int> lst;
    	lst.push_back(1);
    	lst.push_back(2);
    	lst.push_back(3);
    	cout << *(lst.begin()) << endl; // 输出:1
    	cout << *(--lst.end()) << endl; // 输出:3
    	cout << *(lst.cbegin()) << endl; // 输出:1
    	cout << *(--lst.cend()) << endl; // 输出:3
    	cout << *(lst.rbegin()) << endl; // 输出:3
    	cout << *(--lst.rend()) << endl; // 输出:1
    	cout << endl;
    	return 0;
    

    2. 算法

    list<int>::iterator it;
    for (it = lst.begin(); it != lst.end(); it++)
        cout << *it << endl;
    
    #include <algorithm>
    reverse(lst.begin(), lst.end());
    
    #include <algorithm>
    sort(lst.begin(), lst.end()); // 采用的是从小到大的排序
    // 如果想从大到小排序,可以采用先排序后反转的方式,也可以采用下面方法:
    // 自定义从大到小的比较器,用来改变排序方式
    bool Comp(const int& a, const int& b) 
        return a > b;
    sort(lst.begin(), lst.end(), Comp);
    

    可以看到,list 与 vector、deque 的用法基本一致,除了以下几处不同:

  • list 为双向迭代器,故不支持it+=i
  • list 不支持下标访问和at方法访问。
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